发明内容
本发明的目的在于提供一种在数字用户线中实现基于多逻辑通道的多服务的方法,通过第一个三层网络设备根据服务名称选择逻辑通道并根据逻辑通道选取自己的MAC地址,克服了网络拓扑结构和CPE的限制,从而实现在同一DSL中用多个逻辑通道来承载多个服务的功能和动态业务选择的功能。
一种在数字用户线中实现基于多逻辑通道的多服务功能和动态业务选择功能的方法,
在第一个三层网络设备上建立一个服务-逻辑通道映射表和一个与逻辑通道对应的媒体访问控制地址池,在用户终端与第一个三层网络设备通信时,上述第一个三层网络设备根据用户请求的服务信息和该服务-逻辑通道映射表确定一条逻辑通道,并根据媒体访问控制地址池确定它与所述用户终端相互通信时所用的媒体访问控制地址。
当应用二层IP内核数字用户线接入复用器时,所述的第一个三层网络设备为宽带远程接入服务器或路由交换机。
当应用异步传输模式内核数字用户线接入复用器时,所述的第一个三层网络设备为宽带远程接入服务器或路由交换机。
当应用三层IP内核数字用户线接入复用器时,所述的第一个三层网络设备为该三层IP内核数字用户线接入复用器。
所述的服务-逻辑通道映射表包括:互联网内容提供商名/互联网服务提供商名字段;在基于异步传输模式的数字用户线中的永久虚信道所对应的逻辑通道字段,或者为在基于包传输模式的数字用户线或以太网中的延时通道所对应的逻辑通道字段。
所述的服务-逻辑通道映射表包括:互联网内容提供商名/互联网服务提供商名字段;在基于异步传输模式的数字用户线中的永久虚信道所对应的虚拟局域网字段,或者为在基于包传输模式的数字用户线或以太网中的延时通道所对应的虚拟局域网字段。
所述媒体访问控制地址池的媒体访问控制地址数量与在同一基于异步传输模式的数字用户线中的永久虚信道的数量相同,或者与在同一基于包传输模式的数字用户线或以太网中的延时通道的数量相同。
所述媒体访问控制地址池的媒体访问控制地址数量和同一基于异步传输模式的数字用户线中的永久虚信道的数量均为16,或者媒体访问控制地址池的媒体访问控制地址数量和同一基于包传输模式的数字用户线或以太网中的延时通道的数量均为16。
在所述同一个三层网络设备上的多条DSL线路中的逻辑通道从同一个媒体访问控制地址池中选择媒体访问控制地址。
本发明的有益效果在于,不需要对现有CPE作任何改动和升级、不需要对现有网络设备作硬件升级、只需要对第一个三层网络设备作非常小的软件改动(即软件升级)就可以实现基于多逻辑通道的多服务功能和动态业务选择功能,所以,成本低、简单可行性高。
具体实施方式
下面,结合附图对于本发明进行如下详细说明。
本发明在第一个三层网络设备(即运营商网络中最靠近用户网络的那个L3设备)上配置一MAC地址池,供第一个三层网络设备根据逻辑通道选取自己所用的MAC地址,因为在现有的同一DSL线路中逻辑通道不会多于16个,所以MAC地址池的大小设置为16已经足够。对于不同的DSL线路中的逻辑通道,MAC地址池中的MAC地址可以重复使用。作为优选的,MAC地址池中的MAC地址数量与DSL线路中的逻辑通道的数量相同,并且在一个三层网络设备上的多条DSL线路中的逻辑通道可以从同一个MAC地址池中选择MAC地址。
当第一个三层网络设备与用户通过某个逻辑通道通信时,它使用根据该逻辑通道来选取的MAC地址作为源MAC地址,CPE会在对应的逻辑端口上学习到该MAC地址,CPE就能根据该源MAC地址把来自用户的以太网帧转发到预期的逻辑通道中,以形成用户端的PC或者电话或者机顶盒与第一个三层网络设备之间进行以太网层的通信。
在实际中,用户在访问互联网时的接入控制方式是PPPoE和IEEE802.1X;在访问视频和语音服务时往往不需要二层(L2)和二层与三层间(L2+)的接入控制,而是采用应用层的接入控制或不提供接入控制功能。对于一条DSL线路来说,只需要一条逻辑通道提供Internet服务;对于视频服务,可能需要的多条逻辑通道,其数目与质量服务(QoS)要求、DSLAM构架和每条DSL线路中需要支持的流数量(特别是组播情况)有关,对于语音服务,也可能需要的多条逻辑通道,其数目与QoS要求有关。所以,为了下文描述的方便,我们假设在每条DSL线路中,需要进行IEEE802.1X认证的逻辑通道有1条或没有;而对以下两种逻辑通道的数目不作限制:需要进行PPPoE认证的逻辑通道、不需要进行IEEE802.1X认证并基于IPoE协议传送业务的逻辑通道。
本发明也可以支持如下配置:在每条DSL线路中存在多条需要进行IEEE802.1X认证的逻辑通道,为了支持这一配置,我们需要定义一个机制,让第一个三层网络设备从来自同一DSL线路的不同逻辑通道中的多个基于局域网扩展认证协议的发起帧(EAPOL-Starts)中选取一个,比如,随机地从来自没有进行IEEE802.1X认证的并且没有传输IPoE数据包的逻辑通道的发起帧中选择一个,选择了合适的发起帧则可以执行正常的IEEE802.1X的认证流程。
图2是基于逻辑通道ID选择MAC地址的示意图,此时第一个三层网络设备是L3IP-DSLAM。其中,PC1使用PPPoE协议访问互联网,业务的选择是基于PPPoE发现数据包中的服务名称,服务名称一般为:内容提供商名.服务提供商名(ICPname.ISPname)。
PC2使用IEEE802.1X认证访问互联网(基于IP的以太网),并用DHCP获取IP地址,服务选择是基于扩展认证协议(EAP)的“EAP-响应/身份”信息,一般格式为username@ICPname.ISPname,其中,username用于标示用户,ICPname.ISPname定义了一个服务,DHCP可以用户类选项(选项77)来标示所需要的服务,该标识符的格式同样为ICPname.ISPname。
电话在接受IPoE语音服务时不需要L2(+)访问控,使用DHCP获取IP地址,并且使用DHCP的选项进行服务选择,该选项应包括ICPname.ISPname。
机顶盒(STB)在接受视频服务时也不需要L2(+)访问控制,使用DHCP获取IP地址,并且使用DHCP的选项进行服务选择,该选项应包括ICPname.ISPname。
我们也可以使用DHCP类标识符(选项60)与厂商自定义信息(选项43),或者定义一个新的DHCP选项,来标识所需要的服务,该选项应包括ICPname.ISPname。
在以下的第1、2、3实施例中都只假设有4条PVC,在这4条PVC上建立4条逻辑通道,这4条逻辑通道在CPE上对应的端口为端口1,端口2,端口3和端口4。为了实现基于多逻辑通道的多服务和自动服务选择功能,需要在L3 IP-DSLAM作如下配置;
1.在L3 IP-DSLAM上建立一个ICP/ISP-通道映射表,为需要用PPPoE进行用户接入控制和不需要IEEE802.1X认证的IPoE的业务,配置ICPname.ISPname与对应的逻辑通道。如表1:
表1:ICP/ISP-通道映射表
服务名称 |
逻辑通道ID |
ICP1.ISP1(服务1) |
逻辑通道1 |
ICP2.ISP1(服务2) |
逻辑通道2 |
ICP1.ISP2(服务3) |
逻辑通道3 |
ICP2.ISP2(服务4) |
逻辑通道4 |
2.定义哪个逻辑通道需要应用IEEE802.1X认证,例如,在本例中逻辑通道2需要应用IEEE802.1X认证。
3.建立一个MAC地址池。由于在一个如表2:
表2:MAC地址池
逻辑通道ID |
对应MAC地址 |
1 |
M1 |
2 |
M2 |
3 |
M3 |
4 |
M4 |
第1个实施例,描述L3 IP-DSLAM如何处理来自PC1的以太网帧。
1.当PC1向CPE发送带有服务名标签的PPPoE主动发现发起帧(PADI)时(这里的“PPPoE主动发现发起帧”是指“用于转载PPPoE主动发现发起消息的以太网帧”,下文中其它帧采用类似的定义,以便于描述),CPE向它的4个逻辑端口(端口1,端口2,端口3,端口4)广播该PADI帧。
2.IP-DSLAM接收该4个PADI帧后,IP-DSLAM解析出PADI的服务名称,通过ICP/ISP-通道映射表得知来自/发向该用户的数据应从逻辑通道1传送,所以IP-DSLAM只处理来自逻辑通道1的PADI帧,丢弃其它3个PADI帧。
3.IP-DSLAM向PC1发送PPPoE主动发现给予帧(PADO),并且根据ICP/ISP-通道映射表将该帧的源MAC地址设置为M1。
4.用户终端CPE接收该PADO帧,在逻辑端口1上学到MAC地址M1,并把该PADO帧转发到PC1。
5.PC1选择接入集中器(Access Concentrator),并且通过PADO帧确定要访问的对端MAC地址为M1,然后向IP-DSLAM发送目的地址为M1的PPPoE主动发现请求帧(PADR)。
6.CPE通过逻辑通道1转发该PADR帧。至此,PC1与IP-DSLAM之间的PPPoE通信都将通过逻辑通道1进行。
同一个逻辑通道能够支持多个访问集中器,多个服务名称也可以对应同一个逻辑通道。
在成功建立PPP连接之后,L3 IP-DSLAM将学习到PC1的MAC地址、IP地址、PPPoE会话ID、逻辑通道ID等信息,并把它们绑定存放在转发表中。
实施例2,将描述IP-DSLAM处理PC2的以太网帧的情况。
当PC2需要进行IEEE802.1X认证时,进行如下步骤:
1.PC2向CPE发送局域网扩展认证协议发起帧(EAPOL-Start),用户终端向4个逻辑端口(端口1,端口2,端口3,端口4)广播该EAPOL-Start帧。
2.IP-DSLAM发现某个逻辑通道(在本例中为逻辑通道2)使用IEEE802.1X认证,从而只处理从逻辑通道2收到的EAPOL-Start帧,并丢弃其它EAPOL-Start帧。
3.IP-DSLAM通过逻辑通道2向PC2发送扩展认证请求帧(EAP Request),该请求帧的源MAC地址为M2。
4.CPE接收到该扩展认证请求帧后,在逻辑端口2上学到MAC地址M2,并向PC2转发该请求帧。
5.由此,所有PC2和IP-DSLAM之间需要进行802.1X认证的通信都将通过逻辑通道2。
6.PC2向IP-DSLAM发送扩展认证响应帧,该帧目的MAC地址是M2,其身份信息用于业务选择。
7.当802.1X认证结束时,IP-DSLAM根据学习到的用户的MAC地址和用户将要访问的ISP/ICP,把该逻辑通道在IP-DSLAM中的端口或用户的MAC地址与对应的VRF绑定并存放在IP-DSLAM中。
随后,PC2进入DHCP阶段:
1.对于PC2到IP-DSLAM的广播DHCP帧,如:发现帧(DHCPDISCOVER),请求帧(DHCPREQUEST)和信息帧(DHCPINFORM),CPE向4个逻辑端口(端口1,端口2,端口3,端口4)广播这些帧,利用这些帧的源MAC地址,IP-DSLAM根据在802.1X认证阶段学习到的PC2的MAC地址与逻辑通道对应关系,确定应使用的逻辑通道;也可以根据DHCP选项(选项77,或选项60与选项43,或自定义选项)中的服务名称查找ICP/ISP-通道映射表,以选择一有效的逻辑通道,处理通过该逻辑通道接收到的DHCP帧,并丢弃其它帧,在本例中选择逻辑通道2。
2.对于PC2向IP-DSLAM发送的单播DHCP帧,CPE将根据目的MAC地址直接转发到正确的逻辑通道中,在本例中为逻辑通道2。
3.IP-DSLAM向PC2发送的DHCP帧通过逻辑通道ID(在本例中为通道2)选择正确的源MAC地址。
在成功地为PC2分配IP地址之后,L3 IP-DSLAM将学习到PC2的MAC地址、IP地址、逻辑通道ID等信息,并把它们绑定存放在转发表中。
接下来,PC2进入正常通信状态:
1.当PC2想要知道网关的MAC地址,或者在同一子网中但端口不同的其它用户端的MAC地址,PC2可以向CPE发送ARP(地址解析协议)帧,用户终端CPE向4个逻辑端口广播该ARP帧。
2.IP-DSLAM根据ARP帧源MAC地址和发送者IP地址(即,PC2的MAC地址和IP地址)查找转发表以确定唯一正确的逻辑通道,处理从这一通道收到的ARP帧,并丢弃其它ARP帧,在本例中选择逻辑通道2。
3.IP-DSLAM向PC2发送的ARP帧的源MAC地址是根据逻辑通道ID获得的MAC地址M2。
4.至此,PC2和IP-DSLAM之间的所有单播帧都通过逻辑通道2进行。
实施例3,本实施例中将描述IP-DSLAM怎样处理电话和机顶盒的以太网帧。
当电话或者机顶盒进入DHCP阶段:
1.对于从电话或机顶盒到IP-DSLAM的广播DHCP帧,如:发现帧(DHCPDISCOVER),请求帧(DHCPREQUEST)和信息帧(DHCPINFORM),CPE向4个逻辑端口(端口1,端口2,端口3,端口4)广播这些帧;IP-DSLAM根据上述的DHCP选项(选项77,或选项60与选项43,或自定义选项)中的服务名称查找ICP/ISP-通道映射表,以选择一有效的逻辑通道,处理从这个逻辑通道传送的上述DHCP帧并丢弃来自其它逻辑通道的DHCP帧,在本例中选择逻辑通道3(电话)或逻辑通道4(机顶盒)。
2.从电话或机顶盒发送往IP-DSLAM的单播DHCP帧都由CPE根据目的MAC地址转发到正确的逻辑通道。
3.从IP-DSLAM发往电话或者机顶盒的DHCP帧的源MAC地址,是根据相应的逻辑通道ID选择的,在本例中为M3(电话)或M4(机顶盒)。
在成功地为电话或机顶盒分配IP地址之后,L3 IP-DSLAM将学习到电话或机顶盒的MAC地址、IP地址、逻辑通道ID等信息,并把它们绑定存放在转发表中。
电话或机顶盒进入正常通信阶段:
1.当电话或机顶盒想要知道网关的MAC地址或在同一子网内但不同端口的用户端MAC地址时,该电话或者机顶盒向CPE发送ARP报文, CPE将向它的4个逻辑端口广播该ARP报文。
2.IP-DSLAM根据ARP帧的源MAC地址和发送者的IP地址(即,电话的MAC地址或者是机顶盒的MAC地址和IP地址),查找转发表以确定唯一正确的逻辑通道,处理从这一通道收到的ARP帧,并丢弃其它ARP帧,在本例中选择逻辑通道3(电话)或逻辑通道4(机顶盒)。
3.由IP-DSLAM向电话或者机顶盒传送的ARP帧的源MAC地址,是根据逻辑通道ID选择的,在本例中为M3(电话)或M4(机顶盒)。
4.电话或者机顶盒和IP-DSLAM之间的单播通信都将通过逻辑通道3(电话)或者逻辑通道4进行(机顶盒)。
本发明的方法可以在其它网络拓扑结构中通过基于虚拟局域网/端口信息的动态MAC地址选择而实现动态服务选择。
当ATM上行链路的DSLAM直接连接到BRAS时,ICP/ISP-通道映射表,动态MAC地址选择和动态服务选择可以利用结构化的虚路径标识符/虚通道标识符(VPI/VCI)在BRAS中实现。
对于以太网上行链路异步传输模式内核的DSLAM(ATM-DSLAM)或者L2的IP内核的DSLAM,与它们相连的第一个三层网络设备可能是BRAS或其它L3设备,有两种方法可以在第一个三层网络设备实现动态MAC地址选择和动态服务选择:
第一种方法是,在DSLAM中为PPPoE的发现帧和DHCP帧增加(上行方向)或删除(下行方向)中继ID(包括:系统ID、DSL接口ID和逻辑通道ID);在第一个三层网络设备上应用ICP/ISP-通道映射表,并实现ICP/ISP与逻辑通道ID之间的对应关系。
第二种方法是,在DSLAM中根据DSL接口ID和逻辑通道ID为上行方向的以太网帧加上结构化的VLAN ID(例如:在单VLAN情况下,可以把DSL接口ID和逻辑通道ID分别映射到VLAN ID的高8位和低4位;在双VLAN情况下,可以把DSL接口ID和逻辑通道ID分别映射到第一个VLAN ID和第二个VLAN ID的低4位上),为下行方向的以太网帧删除VLAN ID;在第一个三层网络设备上应用ICP/ISP-VLAN ID映射表,并实现ICP/ISP与VLAN ID之间的对应关系,该映射表与表1类似,只是逻辑通道由VLAN ID的部分比特代替(例如:在单VLAN情况下,建立ICP/ISP与VLAN ID低4位之间的对应关系;在双VLAN情况下,建立ICP/ISP与第二个VLAN ID的低4位之间的对应关系)。
本发明的有益效果在于,即使是简单桥接CPE,也可以同时实现基于多逻辑通道的多业务功能和动态服务选择功能,因此不需要更换或升级现网中大量的简单桥接CPE;同时,只需要很少数量的MAC地址便可保证CPE能正确地转发以太网帧,除了需要对第一个三层网络设备进行很小的软件升级外,不需要第一个三层网络设备进行硬件升级,也不需要对其它设备做任何软件或硬件的改动;所以,可以以很低的成本同时实现基于多逻辑通道的多业务功能和动态服务选择功能。
以上具体实施方式仅用于说明本发明,而非用于限定本发明。